倪光南院士:Intel(x86)、ARM、RISC-V未來將三分CPU天下

開源軟件 倪光南 X86 CPU 英特爾 網信軍民融合雜誌 2018-12-05

【編者按】在2018創新者年會上,中國工程院院士倪光南做了《中國開源芯片(RISC-V)的前景》的主題演講。他指出,RISC-V具有模塊化、可擴展、成本低等很多好處,未來RISC-V很可能發展成為世界主流CPU之一,從而在CPU領域形成Intel(x86)、ARM、RISC-V三分天下的格局。

倪光南院士:Intel(x86)、ARM、RISC-V未來將三分CPU天下

倪光南院士

以下為倪光南院士現場演講整理:

女士們,先生們,上午好!很高興有機會來參加億歐創新者年會,以及第四屆創新獎頒獎典禮。我談一下在芯片方面新的發展,希望我這個題目《中國開源芯片(RISC-V)的發展》能夠為我們中國網信領域的發展,或者說各行各業的發展提供新的動能。

倪光南院士:Intel(x86)、ARM、RISC-V未來將三分CPU天下

大家知道芯片很重要,最近出現的芯片潮流叫做開源芯片,當時我們申請這個聯盟的時候,網信辦批的叫做“中國開放指令生態(聯盟)”,我就說不如叫中國開源芯片聯盟,還比較通俗一點,也比較容易說。這個原文英文可以翻譯成“精簡指令集第五版”,但是太長,一般我們就是叫RISC-V

為什麼說開源重要?現在互聯網中那麼多服務,那麼大的巨頭企業,所依託的後臺服務平臺的軟件支撐絕大部分都是開源軟件,即開放源代碼的軟件。一般來說軟件分為兩類:一類是源代碼開放的,一類是源代碼不開放的。兩類沒有好壞之分,是不同的商業模式。但是從市場的反映來看,絕大多數的軟件服務商,像中國的BAT,或者亞馬遜、谷歌、facebook等中外的服務商基本上都基於開源,說明什麼問題呢?說明它有它的好處。

第一個好處就是它能夠讓我們的服務商按照市場的需求做升級。假如買的商品軟件不是開源的,如果請提供商升級版本,假如提供商不升級就沒有辦法升級你服務的版本,你的服務就沒有辦法升級,那你怎麼和競爭對手競爭?開源軟件當中所有好處中的第一位就是可以自己發展,不受制於人。

芯片這方面也有開源的,但是由於GPL許可證的原因,不易產業化。現在開源用的許可證是非常寬鬆的BSD許可證,誰都可以把開源CPU的代碼拿下來,自己學了以後加以定製、改造、剪裁變成自己所用的芯片,你可以自己創新,推出自己的芯片,沒有任何限制,不用交任何的錢,唯一需要做的就是聲明一下我是用了RISC-V。這種許可證非常適合於創新發展,特別對於中國來講,我們國家提倡大眾創業、萬眾創新,非常適合中國雙創的要求,所以我們非常支持。

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目前在我們數字領域最複雜的往往就是CPU,CPU的世界形勢怎麼樣?在網信領域壟斷性非常強。比如手機,只有兩種,不是安卓,就是蘋果。目前世界上來看,能夠站穩腳跟的CPU只有兩種,第一種是英特爾架構(X86架構),歷史悠久、生態成熟,性能指標各方面都很好,美中不足的這個架構就是全世界只有美國兩家公司(英特爾和AMD)能做,別人不能做嗎?沒有現成的商業模式作為支撐。所以我認為只有這兩家能做,誰要想做,對不起,現實可能會證明你不太可能達到你的目的,因為你拿不到授權。

第二種是ARM架構,這個大家比較熟悉,我沒有精確統計,中國至少幾十家在做,歷史很長,生態也成熟,特別是在移動領域是壟斷的,比如手機一定是ARM的CPU。有什麼美中不足呢?中國也有很多公司做得很好,唯一不足的地方是代價比較大,一般來講你要是拿到授權,我們說不同的條款是商業祕密,每家公司不一定一樣。

比如說最高的你要拿到架構授權,可以任意修改,是要付代價的,我估計需要有幾個億,一般公司沒有那麼多錢;比較低的,也需要幾百萬人民幣,可以買一個黑盒子來用,但不能修改,也不能自己改進。事實上,即使幾百萬對於中小型團隊來講還是不小的負擔,如果你想修改、發展,對不起,沒有幾個億別做了。我們希望有新的CPU出現,更適合於中國市場大多數中小企業,或者創新團隊,有他們需要的CPU技術出現。

所以我們可以看到,開源芯片對於我們有很大的好處,因為可以大大降低我們的芯片業創新門檻。如果我們現在用這樣的CPU支撐我們的創新,支撐AI等等新一代信息技術,將會是非常有利的。

我剛才已經講了,一箇中小企業有可能幾個人的團隊花了幾萬塊錢,花幾個月推出一個定製的,比如說是區塊鏈定製的、AI定製的、機器人定製的、物聯網定製的等等芯片,中小公司都可能做出來的,而不需要花幾百萬、幾個億,花幾年的時間去做。我們希望把新的開源芯片潮流引入中國,符合我們國家戰略發展的要求,符合我們國情。

倪光南院士:Intel(x86)、ARM、RISC-V未來將三分CPU天下

RISC-V的好處,第一,簡單。這個CPU是新出來的,在我們信息領域往往認為新的比老的好,可以把很多東西簡化。

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比如你要看一個芯片的介紹手冊,RISC-V的差不多是200頁,ARM差不多2000多頁,新手要學芯片喜歡學哪種?當然學RISC-V,學2000多頁太辛苦了。同樣功能的芯片,RISC-V的面積最小,意味著什麼呢?價格最低,而且成品率會高,越小越好,這個優勢是比較明顯的。

倪光南院士:Intel(x86)、ARM、RISC-V未來將三分CPU天下

最老牌的CPU是英特爾架構,1978年已經開發出來了,那時的英特爾架構有80條指令,現在多少條指令呢?它在不斷增加,一個月要增加幾條指令,按照這個趨勢下去,現在就這麼多條了,再幾年要有2000條了,這個包袱太重了,英特爾的CPU要兼容,1978年到現在40年了,40年的時間,老產品都得兼容,所以它的包袱太重。

這些是大概從技術上可以看到RISC-V的很多好處:模塊化、可擴展、成本低,缺點則是沒有生態,畢竟英特爾經過40年的發展,已經積累了那麼多生態。所以,RISC-V要揚長避短,不在傳統領域裡面,比如說電腦、移動,不和英特爾和ARM在這種領域競爭,而是去佔新的市場,比如人工智能等等。新一代信息技術也夠大了,大家不要認為這些新的領域沒有傳統領域大。

2007年以前智能手機一臺也沒有,現在智能手機光中國就有13億臺,人工智能的設備、機器人、物聯網、5G、雲計算、大數據這些新一代技術覆蓋的領域可能比現成的領域還要大。在新一代信息技術領域,我們的優勢就有了,劣勢就避免了,這就是揚長避短。

新一代信息技術將把RISC-V推向前進,我們也成立了前面提到的聯盟,幫助中國企業和創新團隊掌握這個技術。RISC-V是一個開源的機制,而開源在軟件方面已經取得了很大的成功,剛才已經講到成本低、開放,還有一個很重要的,是原始創新。

在初級階段企業使用開源學習,很快企業能力提高了,我們參與到開源組織裡面,可以做更多的貢獻和創新。誰說開源不能有原始創新?當然可以引進、消化、吸收再創新,開源也是可以做原始創新的,問題是你有沒有真正投入。

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舉個例子,RISC-V在中國怎麼做出貢獻?比如我們可以在安全方面做出新的貢獻。中國科學院大學楊力祥教授的團隊,提出了一個新的安全理論,就是說現在病毒非常猖狂,安全是大問題,將來人工智能的芯片也會受到各種各樣的攻擊。為了避免這個攻擊,傳統手段當然有,但是很麻煩,他們提出一個理論,在多樣的攻擊中,其中有一類超越權限的攻擊是最主要的,最多的,他們這個體系就能防止這類攻擊。

所以這個也是很好的創新,它需要硬件、軟件支持,正好結合RISC-V就可能按照他們的理論構建一個安全的芯片,配上安全的操作系統。這種芯片在物聯網、智能家居、AI中間應用就可能就是最好的防禦,比其他系統能更好地防禦黑客的網絡攻擊,提供更安全的應用,這是很好的方案,我們將作為中國方面對於RISC-V的貢獻,將來也會開放給全世界。

最後我們看一下,如果按照這條道路走下去會怎麼樣呢?我剛才講了世界CPU兩大流派已經站住了,我們今天不妨預料一下,相信幾年以後,3、5年,或者更多年以後,將會有3駕馬車、三足鼎立在CPU領域,除了老的英特爾架構、ARM以外,第三個就是新興的,剛才我介紹的RISC-V。

在外觀上,當然可以打任何的商標,因為基於這個許可證誰都可以打自己的商標,但是在內部用了RISC-V,中國的、世界的科技工作者所貢獻的架構。總之,三足鼎立將會是CPU的大勢所趨,謝謝大家。

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